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MOTIONCONTROL TECH-FOCUS 41 - ELETTRONICA OGGI 488 - SETTEMBRE 2020 regimi quindi, per le applicazioni che richie- dono bassi regimi, il PWM è di solito l’opzio- ne migliore. L’uso di tale tecnica assicura impulsi di coppia massima, il che consente di pilotare il motore a velocità molto basse ma con tanta forza. Il PWM è un metodo con il quale si può generare una tensione variabile accendendo e spegnendo rapidamente l’ali- mentazione del dispositivo elettronico (Fig. 6). Con esso si possono progettare amplifi- catori o inverter che ottimizzano la sorgente di alimentazione. La tensione media dipende dal ciclo di lavoro del segnale, ossia dalla quantità di tempo in cui il segnale è in ON rispetto alla quantità di tempo in cui il segna- le è OFF, in un singolo periodo. Le soluzioni che operano in commutazione costituiscono una delle migliori soluzioni per l’amplifica- zione di potenza ad alta efficienza energeti- ca, caratteristica che si traduce in un elevato trasferimento di potenza. L’efficienza di tale tecnica è molto alta e guardando gli schemi applicativi di cui alla figura 7 è possibile comprendere le dif- ferenze tra i vari sistemi. Esaminiamo le quattro diverse configurazioni, nelle quali il carico è alimentato, volutamen- te, con il 50% dell’energia: a) in questo schema (in alto a sinistra) il carico non è sottoposto a un treno d’impulsi ma a una tensione fissa, pari alla metà della sorgente di alimenta- zione. La regolazione è ottenuta grazie alla polarizzazione di un transistor, che lavora in zona lineare. La dissipazione in calore è molto alta e l’efficienza è del 49%; b) nel secondo schema (in alto a destra) il transistor si comporta come un elemento di commutazione, pilotato da un segnale impul- sivo sul terminale “base” del componente. L’efficienza della soluzione è molto alta, di circa l’85%; c) il terzo schema (in basso a sinistra) pre- vede l’uso di un normale Mosfet di potenza (IRF530). L’efficienza del circuito è molto alta, di circa il 97%; d) il quarto schema (in basso a destra), di nuova concezione, utilizza un Mosfet SiC quale componente per il pilotaggio. L’efficienza è altissima, superiore al 99%. Quasi tutta l’energia della sorgente di ali- mentazione viene trasferita al carico, con bassissime perdite. Il PWM, pertanto, non è equivalente all’ap- plicazione di una tensione fissa sul cari- co. La coppia è determinata dalla corrente media. L’efficienza dei piccoli motori dimi- nuisce a una frequenza PWM relativamente bassa a causa della piccola induttanza della bobina. Quando l’indut- tanza è piccola la cor- rente segue il segnale PWM aumentando la dissipazione del calore rispetto alla corrente. Lo smorzamento riduce la coppia e allo stes- so tempo produce più calore. Una maggio- re frequenza PWM è, dunque, migliore ai fini dell’efficienza. I motori più grandi hanno un’in- duttanza maggiore e l’efficienza è più gran- de anche a una fre- quenza PWM più bassa. Fig. 5 – Il grafico dell’efficienza di un circuito a reostato per il cambio di velocità di un motore Fig. 6 – Come funziona il PWM